Modelagem do mecanismo e aplicação do processo de percolação de Salvia miltiorrhiza

Jul 06, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8311 (2023) Cite este artigo

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A percolação é um método de extração comum na indústria de processamento de alimentos. Neste trabalho, tomando como exemplo a extração por percolação do ácido salvianólico B da Salvia miltiorrhiza (Salviae Miltiorrhizae Radix et Rhizoma), o modelo do mecanismo de percolação foi derivado. O coeficiente de partição de volume foi calculado de acordo com a impregnação. experimentar. A porosidade da camada do leito foi medida pelo experimento de percolação de fator único e o coeficiente de transferência de massa interna foi calculado pelos parâmetros obtidos pelo ajuste do modelo cinético de impregnação. Após a triagem, as fórmulas de Wilson e Geankoplis e Koch e Brady foram usadas para calcular o coeficiente de transferência de massa externa e o coeficiente de difusão axial, respectivamente. Após a substituição de cada parâmetro no modelo, o processo de percolação da Salvia miltiorrhiza foi previsto, e o coeficiente de determinação R2 foi todo maior que 0,94. A análise de sensibilidade foi usada para mostrar que todos os parâmetros estudados tiveram um impacto significativo no efeito de previsão. Com base no modelo, o espaço de design, incluindo a gama de propriedades da matéria-prima e os parâmetros do processo, foi estabelecido e verificado com sucesso. Ao mesmo tempo, o modelo foi aplicado à extração quantitativa e previsão do ponto final do processo de percolação.

A percolação é um método de extração comum da medicina tradicional chinesa. Geralmente, o extrato é colocado em um coador, o solvente é adicionado continuamente no coador e a solução após a extração é coletada ao mesmo tempo. Dentre as 1609 preparações contidas na edição de 2020 da Farmacopeia Chinesa (Parte I), cerca de 9,8% das preparações envolviam o processo de percolação, totalizando 157 espécies1. As vantagens da percolação são que o equipamento é simples e a operação é fácil. A vantagem da percolação para extração da medicina tradicional chinesa é que o processo é brando, o que favorece a obtenção de componentes ou componentes termicamente instáveis, etc. A desvantagem é que o consumo de solvente é grande e o tempo de extração é longo2.

Os métodos de modelagem atuais para o processo de percolação incluem modelagem estatística e modelagem mecanística. A modelagem estatística é o método de modelagem mais comumente usado na pesquisa do processo de percolação.

Cao Hui usou o projeto Box-Behnken para estudar os efeitos da concentração de etanol, tempo de imersão e taxa de fluxo de percolação no conteúdo total de saponina e na taxa total de extração de saponina do processo de percolação. A modelagem polinomial de segunda ordem foi utilizada, e o modelo foi posteriormente utilizado para otimizar os parâmetros do processo3. Chen Weilin et ai. investigou os três parâmetros de concentração de etanol, dosagem de solvente e taxa de fluxo de percolação no processo de extração por percolação de Qixue Shuangbu Tinctura com um design Box-Behnken e estabeleceu um modelo polinomial de segunda ordem com a concentração dos componentes do índice e extratos como o indicadores de inspeção, então otimizou os parâmetros4. O método de modelagem do trabalho acima é simples e o cálculo é fácil, mas a influência da diferença na qualidade dos medicamentos entre os lotes não é considerada.

Wang Xiaoyu adotou a ideia de controle feedforward para otimizar os parâmetros do processo de Sophora flavescens Alt. e percolação de Heterosmilax japonica Kunth. Eles usaram um polinômio de segunda ordem para estabelecer um modelo quantitativo entre as informações de qualidade da matéria-prima, parâmetros de processo e efeito do processo de percolação. Em seguida, as informações de qualidade de novos lotes de peças medicinais foram colocadas no modelo, para que os parâmetros otimizados do processo de percolação possam ser calculados5. A ideia é ajustar os parâmetros do processo de acordo com a flutuação da qualidade da matéria-prima entre os lotes, o que favorece a estabilização da qualidade do extrato de percolação entre os lotes. Este método pode refletir a diferença de qualidade da matéria-prima no modelo, mas é difícil de aplicar a diferentes equipamentos de percolação.